煤加氫液化原理2煤加氫液化過程中的主要反應(yīng)

一般認(rèn)為，煤加氫液化過程中，氫不能直接與煤分子反應(yīng)使煤裂解，而是煤分子本身受熱分解生成不穩(wěn)定的自由基裂解“碎片”，此時若有足夠的氫，自由基就能得到飽和而穩(wěn)定下來，若氫不夠，則自由基之間相互結(jié)合轉(zhuǎn)變?yōu)椴蝗苄缘慕埂Ｋ?，在煤的初級液化階段，煤有機(jī)質(zhì)熱解和供氫是兩個十分重要的反應(yīng)。煤是非常復(fù)雜的有機(jī)物，在加氫液化過程中化學(xué)反應(yīng)也及其復(fù)雜，它是一系列順序反應(yīng)和平行反應(yīng)的綜合，可認(rèn)為發(fā)生下列四類化學(xué)反應(yīng)。12023/5/111煤直接液化（二）煤加氫液化過程中的主要反應(yīng)（二）煤加氫液化過程中的主要反應(yīng)1、熱解反應(yīng)2、供氫反應(yīng)3、加氫裂解反應(yīng)4、縮聚反應(yīng)5、脫雜原子反應(yīng)R-CH2-CH2-R′RCH2·+R′CH2·H(供氫溶劑)+R·RH脫烷基、芳香結(jié)構(gòu)飽和加氫、環(huán)破裂SH2SOH2ONNH3煤在隔絕空氣的條件下加熱到一定溫度，煤的化學(xué)結(jié)構(gòu)中鍵能最弱的部位開始斷裂，呈自由基碎片：

煤隨溫度升高，煤中一些鍵能較弱和較高的部位也相繼斷裂，呈自由基碎片。

2.1煤的熱解3熱裂解自由基碎片∑R·2023/5/113煤直接液化煤加氫液化過程中的化學(xué)反應(yīng)煤熱解產(chǎn)生的自由基碎片是不穩(wěn)定的，它只有與氫結(jié)合后才能變得穩(wěn)定，成為分子量比原料煤要低得多的初級加氫產(chǎn)物，其反應(yīng)為：

4∑R·＋H∑RH

2.2加氫反應(yīng)2023/5/114煤直接液化供給自由基的氫源主要來自以下幾個方面：（1）溶解于溶劑油中的氫在催化劑的作用下變?yōu)榛钚詺洌唬?）溶劑油可供給的或傳遞的氫；（3）煤本身可供應(yīng)的氫；（4）化學(xué)反應(yīng)生成的氫。

2煤加氫液化過程中的化學(xué)反應(yīng)當(dāng)液化反應(yīng)溫度提高，裂解反應(yīng)加劇時，需要有相應(yīng)的供氫速率相配合，否則就有結(jié)焦的危險。提高供氫能力的主要措施有：增加溶劑的供氫能力；提高液化系統(tǒng)氫氣壓力；使用高活性催化劑；在氣相中保持一定的H2S濃度等。2023/5/115煤直接液化

2.2加氫反應(yīng)

2煤加氫液化過程中的化學(xué)反應(yīng)6加氫液化過程中，煤結(jié)構(gòu)中的一些氧、硫、氮也產(chǎn)生斷裂，分別生成H2O(或CO2、CO）、H2S和NH3氣體而被脫除。（1）脫氧反應(yīng)煤有機(jī)結(jié)構(gòu)中的氧存在形式主要有：含氧官能團(tuán)，如－COOH、－OH、－CO和醌基等醚鍵和雜環(huán)（如呋喃）上述基團(tuán)在加熱條件下可生成H2O、CO2或CO2023/5/116煤直接液化

2.3脫氧、硫、氮雜原子反應(yīng)

2煤加氫液化過程中的化學(xué)反應(yīng)7（2）脫硫反應(yīng)煤有機(jī)結(jié)構(gòu)中的硫以硫醚、硫醇和噻吩等形式存在，脫硫反應(yīng)與上述脫氧反應(yīng)相似。由于硫的負(fù)電性弱，所以脫硫反應(yīng)更容易進(jìn)行。雜環(huán)硫化物在加氫脫硫反應(yīng)中，C－S鍵在碳環(huán)被飽和前先斷開，硫生成H2S，加氫生成的初級產(chǎn)品為聯(lián)苯；其它噻吩類化合物加氫脫硫機(jī)理基本類似。2023/5/117煤直接液化

2.3脫氧、硫、氮雜原子反應(yīng)

2煤加氫液化過程中的化學(xué)反應(yīng)（3）脫氮反應(yīng)煤中的氮大多存在于雜環(huán)中，少數(shù)為氨基，與脫硫和脫氧相比，脫氮要困難得多。在輕度加氫中，氮含量幾乎沒有減少，一般脫氮需要激烈的反應(yīng)條件和有催化劑存在時才能進(jìn)行，而且是先被氫化后再進(jìn)行脫氮，耗氫量很大。82023/5/118

2.3脫氧、硫、氮雜原子反應(yīng)

2煤加氫液化過程中的化學(xué)反應(yīng)

（4）縮合反應(yīng)在加氫液化過程中，由于溫度過高或供氫不足，煤熱解的自由基“碎片”彼此會發(fā)生縮合反應(yīng)，生成半焦和焦炭。縮合反應(yīng)將使液化產(chǎn)率降低，它是煤加氫液化中不希望發(fā)生的反應(yīng)。為提高煤液化過程的液化效率，可采取以下措施防止結(jié)焦：

a.提高系統(tǒng)的氫分壓

b.提高供氫溶劑的濃度

c.反應(yīng)溫度不要太高